基于輻射探測(cè)系統(tǒng)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性研究

高正明，趙 娟，李素若

(1.荊楚理工學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，湖北 荊門 448000；2.荊楚理工學(xué)院電子信息工程學(xué)院，湖北 荊門 448000)

20世紀(jì)90年代以來，脆弱性研究受到了廣泛的關(guān)注[1]，該研究最早始于社科領(lǐng)域研究環(huán)境對(duì)人文變化的響應(yīng)，用以描述環(huán)境受到災(zāi)害、人為破壞等不利因素時(shí)受到的損害的程度或可能性[2]。隨著脆弱性研究的深入，脆弱性分析逐漸成為全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的熱點(diǎn)問題和重要的分析工具[3]，并逐步擴(kuò)展到其它學(xué)科和領(lǐng)域。

目前，脆弱性研究已經(jīng)擴(kuò)展到消費(fèi)金融[4]、氣候變化[5]、軟件測(cè)試[6]等多個(gè)領(lǐng)域，并且較多地應(yīng)用于各種大型系統(tǒng)之中，評(píng)估系統(tǒng)對(duì)于某一種破壞因素的抗性或受損害難易程度[7]。這一特征可以很容易地?cái)U(kuò)展到各種大型復(fù)合系統(tǒng)的評(píng)估過程中[8]。顯然，在核裁軍監(jiān)護(hù)鏈中，為確保核部件的全程高安全、高可靠性，必須綜合采用多種監(jiān)護(hù)手段，組成全程可信監(jiān)護(hù)鏈。但即使如此，在互信的前提條件下，仍然需要評(píng)估監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各種有意或意外因素的抵御能力，這一評(píng)估機(jī)制，亟需監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性分析工具。

當(dāng)前已經(jīng)開展的系統(tǒng)的脆弱性分析研究主要集中于電力系統(tǒng)脆弱性[9]和軟件脆弱性[10]，前者以故障作為脆弱性表征對(duì)象，以高樣本量為基礎(chǔ)，是一種基于大規(guī)模數(shù)據(jù)表征的系統(tǒng)整體故障率的描述；后者以黑客或病毒攻擊行為日志為基礎(chǔ)，采用攻防測(cè)試的方式評(píng)估攻擊后系統(tǒng)崩潰的幾率。電力系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的脆弱性，均源于大樣本的統(tǒng)計(jì)測(cè)試。而監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性分析屬于系統(tǒng)部署前的評(píng)測(cè)，缺乏現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)支撐，不能直接挪用電力系統(tǒng)或軟件系統(tǒng)的脆弱性研究。

裁減后核武器監(jiān)護(hù)鏈監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性分析，和其它系統(tǒng)如空間信息網(wǎng)[11]的脆弱性分析方法也有所不同，其防范對(duì)象雖然同樣具有時(shí)滯性[12]，但往往是人為有目的入侵，尤其是有意識(shí)有組織的篡改行為，防范對(duì)象的高技術(shù)性、嚴(yán)密性更強(qiáng)。因此，對(duì)核部件儲(chǔ)存庫(kù)房的脆弱性進(jìn)行分析，不僅需要考慮核部件周邊環(huán)境如支撐體[13]對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，明確測(cè)量數(shù)據(jù)的精度和測(cè)量方法[14]，更需要站在系統(tǒng)的角度，針對(duì)具體的篡改行為開展有針對(duì)性的脆弱性分析。

為此，本文結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究工作，針對(duì)核裁軍監(jiān)護(hù)鏈中的輻射探測(cè)系統(tǒng)，分析了影響基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性因素，建立了脆弱性評(píng)估指標(biāo)體系，并結(jié)合可靠性理論探索了脆弱性評(píng)估方法，以期提出核裁軍監(jiān)控鏈脆弱性分析與評(píng)估工作。

1 監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性概念

1.1 失效、可靠性與脆弱性區(qū)別與聯(lián)系

故障是指產(chǎn)品、設(shè)備或系統(tǒng)(以下統(tǒng)稱為系統(tǒng))喪失規(guī)定的功能，故障描述了系統(tǒng)的一種狀態(tài)，該狀態(tài)對(duì)應(yīng)的事件稱為失效。失效是人類在系統(tǒng)使用過程中需要直接面對(duì)的一種異于常態(tài)的事件，是早期人們開發(fā)和使用系統(tǒng)的過程中不得不重視的問題，其評(píng)價(jià)指標(biāo)是故障率，即工作至某一時(shí)刻時(shí)尚未失效的系統(tǒng)在該時(shí)刻發(fā)生故障的概率。故障率是關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，故障率一般會(huì)增大。人們對(duì)故障和失效的研究，逐步形成了系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷技術(shù)，用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)加工、使用過程故障的發(fā)現(xiàn)、識(shí)別與修復(fù)。

系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成規(guī)定的功能的能力，定義為系統(tǒng)的可靠性。可靠性是系統(tǒng)不發(fā)生故障的測(cè)度，是人類對(duì)失效理論的深入發(fā)展。系統(tǒng)可靠性越高，發(fā)生故障的機(jī)率就越低。

可靠性是對(duì)系統(tǒng)總體功能的測(cè)度，是系統(tǒng)的固有屬性特征之一。系統(tǒng)可靠性不考慮異常因素，即一旦出現(xiàn)超出規(guī)定之外的條件，如系統(tǒng)承受環(huán)境溫濕度超出許可范圍、承受過載的振動(dòng)沖擊等情況時(shí)，系統(tǒng)可靠性就需要重新測(cè)算，或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行檢修論證后予以忽略。此外，由于可靠性是統(tǒng)計(jì)參數(shù)，對(duì)單個(gè)產(chǎn)品的測(cè)度是不穩(wěn)定的，對(duì)超出規(guī)定時(shí)間之外的測(cè)算也十分困難。

針對(duì)這一現(xiàn)象，隨著技術(shù)研究的深入，學(xué)者們將可靠性影響因素進(jìn)行細(xì)化，強(qiáng)化導(dǎo)致系統(tǒng)失效的諸因素的量化分析，將可靠性概念和失效機(jī)理分析相結(jié)合，提出了脆弱性的概念。

脆弱性是系統(tǒng)對(duì)內(nèi)外干擾的敏感性，以及由于缺乏應(yīng)對(duì)能力而導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能容易發(fā)生改變的一種屬性。系統(tǒng)的脆弱性總是相對(duì)某一或某些因素而言，用于量化分析系統(tǒng)抵御給定的某一因素或某些因素的影響的能力，它是可靠性概念的進(jìn)一步深化和延拓。系統(tǒng)的脆弱性采用脆弱度進(jìn)行量化分析，脆弱度是系統(tǒng)對(duì)某一或某些因素的脆弱程度，它用于量化系統(tǒng)抵御該因素影響的能力。

系統(tǒng)失效、可靠性和脆弱性具有如圖 1所示的關(guān)系，即對(duì)系統(tǒng)失效的研究是可靠性研究的基礎(chǔ)，可靠是失效的反問題，而脆弱性則是可靠性研究的進(jìn)一步深入和延拓。

圖1 系統(tǒng)失效、可靠與脆弱性之間的關(guān)系

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性研究范疇

系統(tǒng)是由相互作用相互依賴的若干單元組成的具有特定功能的有機(jī)整體。因此對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性研究，可定量為系統(tǒng)各單元對(duì)給定的某一或某些因素的組合。這就需要開展以下4個(gè)部分的研究工作。

(1)監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性影響因素。根據(jù)脆弱性定義可知，影響監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性的因素包括兩個(gè)方面：一是監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部干擾，包括系統(tǒng)的其它固有屬性及其關(guān)聯(lián)作用；二是監(jiān)控系統(tǒng)外部干擾，包括環(huán)境因素、人為因素等。系統(tǒng)的脆弱性總是針對(duì)特定因素而來，因此脆弱性影響因素分析是脆弱性研究的基礎(chǔ)和首要條件。

(2)監(jiān)控系統(tǒng)脆弱度量化方法。系統(tǒng)抵御某一因素的影響的能力采用脆弱度進(jìn)行量化，其量化的方法根據(jù)系統(tǒng)對(duì)該因素的響應(yīng)而定。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)估方法。監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性雖然可以脆弱度進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是由于監(jiān)控系統(tǒng)和影響因素的復(fù)雜性，目前整個(gè)系統(tǒng)的脆弱度尚不具備科學(xué)計(jì)算的條件。

(4)脆弱性評(píng)價(jià)與決策。開展監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性分析的目的是確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此，依托監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)某些因素的脆弱性評(píng)估結(jié)果開展決策分析，預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)受內(nèi)外干擾的影響程度，評(píng)估其抵抗力和恢復(fù)能力，提出保持系統(tǒng)正常運(yùn)行、減輕干擾對(duì)系統(tǒng)的不利影響或?yàn)橥嘶南到y(tǒng)提出綜合整治意見建議，是監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性研究的另一重要內(nèi)容。

1.3 監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性量化分析基礎(chǔ)

由于系統(tǒng)總是由若干個(gè)單元組件構(gòu)成，因此監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)某一因素的脆弱度，是監(jiān)控系統(tǒng)組成單元對(duì)該因素的脆弱度的權(quán)函數(shù)，取值區(qū)間為(0，1]，其基本計(jì)算方法保持可靠性、失效率的計(jì)算方法。所不同的是，由于不同單元所處位置、組成構(gòu)成等的不同，不同單元遭遇某一因素的機(jī)率不同。因此，系統(tǒng)對(duì)該因素的脆弱度，是脆弱性事件發(fā)生機(jī)率的權(quán)函數(shù)。從原理上講，監(jiān)控系統(tǒng)或組成單元對(duì)某一因素的脆弱度具有如下性質(zhì)：

(1)監(jiān)控系統(tǒng)或組成單元對(duì)任一因素的脆弱度總是大于0的。理論上講，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)任一因素都具有敏感性，只是程度不同，因此，脆弱度總是大于0的數(shù)值。

(2)監(jiān)控系統(tǒng)或組成單元對(duì)任一因素的脆弱度表征其對(duì)該因素響應(yīng)的敏感程度。敏感事件的發(fā)生具有隨機(jī)性，因此，脆弱度不具備統(tǒng)計(jì)特性，脆弱度和事件發(fā)生機(jī)率表征監(jiān)控系統(tǒng)或組成單元對(duì)某一因素的脆弱性。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)整體對(duì)某一因素的脆弱度，是系統(tǒng)各組成單元對(duì)該因素的脆弱度的權(quán)和，其計(jì)算原則是事件發(fā)生后，系統(tǒng)對(duì)其不敏感，或系統(tǒng)維持其結(jié)構(gòu)和功能不發(fā)生改變的能力不受明顯影響。因此，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)某一因素的脆弱度可表征為各組成單元對(duì)該因素脆弱度的權(quán)函數(shù)，其中基本函數(shù)式可采用可靠性、失效率或故障率的串并聯(lián)關(guān)系式。即對(duì)于n個(gè)串聯(lián)單元，若對(duì)某一因素的脆弱性事件發(fā)生機(jī)率分別為p1，p2，…，pn，脆弱度分別為v1，v2，…，vn，則系統(tǒng)對(duì)該因素的脆弱度為：

(1)

對(duì)于組成單元并聯(lián)組成的系統(tǒng)，則有：

(2)

公式(1)、(2)同樣適用于系統(tǒng)對(duì)多個(gè)因素的脆弱度量化計(jì)算。

2 基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性分析

核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)由周界監(jiān)控系統(tǒng)、出入庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)和庫(kù)區(qū)內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)組成，包含紅外、微波、地音、視頻、輻射探測(cè)、金屬探測(cè)等監(jiān)控手段，如圖 2所示。

圖2 核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)組成

輻射探測(cè)系統(tǒng)以核部件核材料自身輻射粒子為探測(cè)源，采用中子和γ探測(cè)器構(gòu)建探測(cè)單元，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件開展數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)核部件的存在性判別、識(shí)別認(rèn)證、監(jiān)控、定位和衡算等。

周界監(jiān)控系統(tǒng)中的輻射探測(cè)器主要用于核部件的存在性判定，在發(fā)現(xiàn)核部件時(shí)，及時(shí)告知監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心進(jìn)行輸運(yùn)許可判斷與處置。在出入庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)中，輻射探測(cè)器主要完成核部件的存在性判定、識(shí)別認(rèn)證、衡算和監(jiān)控管理等功能。庫(kù)區(qū)內(nèi)部的輻射探測(cè)器主要用于核部件的精確定位管理。采集處理后的輻射探測(cè)數(shù)據(jù)通過有線或無線通信傳輸至監(jiān)控中心，由配套軟件進(jìn)行處理后，提交監(jiān)管人員處置。基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖 3所示。

開展核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性研究，主要包括脆弱性影響因素分析、脆弱性量化指標(biāo)構(gòu)建和脆弱性評(píng)價(jià)三個(gè)部分的工作，考慮到核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，功能多樣，此處以輻射探測(cè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，開展基于輻射探測(cè)技術(shù)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性分析與評(píng)價(jià)。

2.1 脆弱性影響因素分析

由圖 3可知，基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)由輻射探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)和外設(shè)等組成，可分為通信系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、硬件設(shè)備三大類，其影響因素仍然區(qū)分為內(nèi)部干擾和外部干擾兩大類，見表1。其中內(nèi)部干擾因素不僅包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征如結(jié)構(gòu)尺寸、材料性質(zhì)、構(gòu)成方式、部署方式等，還包括系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)如冗余、技術(shù)成熟度、技術(shù)適應(yīng)性等，而外部干擾可區(qū)分為人為因素和自然因素，考慮到脆弱性分析屬事前安全性分析論證，本文暫不討論脆弱性因素的權(quán)重分布。

表1 基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性影響因素

圖3 核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 脆弱性量化評(píng)估指標(biāo)分析

由脆弱性定義可知，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性的量化指標(biāo)可區(qū)分為四個(gè)部分：一是監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部干擾的敏感性(ⅰ類)；二是監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)外部干擾的敏感性(ⅱ類)；三是由于缺乏應(yīng)對(duì)能力而使監(jiān)控系統(tǒng)功能容易發(fā)生改變的屬性(ⅲ類)；四是由于缺乏應(yīng)對(duì)能力而使監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)容易發(fā)生改變的屬性(ⅳ類)。據(jù)此可提出脆弱性量化評(píng)估指標(biāo)，列于表2。

表2 基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性評(píng)估指標(biāo)

根據(jù)特定的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以構(gòu)建量化計(jì)算方法，目前評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化方法主要可分為以下幾種：

(1)加權(quán)平均法。如恢復(fù)率、冗余率、覆蓋率、服務(wù)率、干擾率；轉(zhuǎn)換率等指標(biāo)，可進(jìn)一步細(xì)化為更小的二級(jí)、三級(jí)甚至更低層次的指標(biāo)，其數(shù)值大小是低級(jí)指標(biāo)的加權(quán)平均值。

(2)數(shù)學(xué)函數(shù)法。如抗氧化性、熱敏性、抗電擊能力等指標(biāo)，可采用特定設(shè)備在給定條件下的化學(xué)反應(yīng)幾率、電學(xué)參數(shù)漂移量、擊穿幾率等數(shù)學(xué)量表示，這些參數(shù)可表示為特定干擾因素?cái)?shù)學(xué)量的函數(shù)。

(3)統(tǒng)計(jì)平均法。有些指標(biāo)如系統(tǒng)漏報(bào)率、誤報(bào)率等，具有統(tǒng)計(jì)特性，需要結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)或歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析而來。

(4)模糊處理法。有些指標(biāo)如設(shè)備抗彎曲、抗沖擊、抗擠壓能力等，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有閾值而表現(xiàn)出不同的特性，如材料的應(yīng)力極限區(qū)分為彈性極限、屈服極限和強(qiáng)度極限等，當(dāng)應(yīng)力小于彈性極限時(shí)，材料具有顯著的恢復(fù)能力，一旦撤除應(yīng)力，系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)，若應(yīng)力大于彈性極限而小于屈服極限，材料將產(chǎn)生塑性變形，而若應(yīng)力大于強(qiáng)度極限，材料將發(fā)生斷裂現(xiàn)象。此時(shí)，需要根據(jù)影響因素量值的不同采用模糊處理的方法，構(gòu)建階段性分布函數(shù)進(jìn)行量化，該方法也可以作為數(shù)學(xué)函數(shù)法的特殊情況。

2.3 脆弱性評(píng)估與評(píng)價(jià)方法

在確定監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性影響因素，建立脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系之后，可采用脆弱性評(píng)估方法對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性進(jìn)行量化評(píng)估。常見的脆弱性評(píng)價(jià)方法如綜合指數(shù)法，包括加權(quán)求和法、主成分分析法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、專家打分法等，原理和操作都很簡(jiǎn)單。除此之外，對(duì)于某些特定的量化指標(biāo)，可構(gòu)建脆弱性函數(shù)評(píng)價(jià)模型開展定量評(píng)估。如基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)中，為防止庫(kù)區(qū)內(nèi)部核部件不被偷竊、轉(zhuǎn)移和替換，需要采用輻射探測(cè)器陣列對(duì)放射性材料實(shí)施精細(xì)管理。系統(tǒng)監(jiān)控核部件轉(zhuǎn)移功能的主要指標(biāo)可細(xì)化為對(duì)輻射源的定位精度、對(duì)多個(gè)輻射源的區(qū)分度以及對(duì)人員、工地裝設(shè)備和環(huán)境本底的辨別能力等。其中多個(gè)輻射源的區(qū)分度由探測(cè)器陣列數(shù)量保證，則可定義監(jiān)控系統(tǒng)防人為轉(zhuǎn)移功能的脆弱性函數(shù)vp為不同人員、工地裝設(shè)備條件下的輻射源定位誤差的函數(shù)：

vp=f(σloc)

(3)

式中，σloc為特定條件下輻射源的定位誤差；函數(shù)f可根據(jù)需要定義為定位誤差的倒函數(shù)，即在給定人員、工地裝和環(huán)境本底的條件下，基于輻射探測(cè)技術(shù)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)輻射源的定位精度越高，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)人為轉(zhuǎn)移功能的脆弱性越小。

2.4 試驗(yàn)驗(yàn)證

基于輻射探測(cè)的庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)中，為防止庫(kù)區(qū)內(nèi)部核部件不被偷竊、轉(zhuǎn)移和替換，需要采用輻射探測(cè)器陣列對(duì)核部件實(shí)施精細(xì)管理。系統(tǒng)監(jiān)控放核部件移功能的主要指標(biāo)可細(xì)化為對(duì)輻射源的定位精度、對(duì)多個(gè)輻射源的區(qū)分度以及對(duì)人員、工地裝設(shè)備和環(huán)境本底的辨別能力等。其中多個(gè)輻射源的區(qū)分度由探測(cè)器陣列數(shù)量保證，考慮到探測(cè)器計(jì)數(shù)與距離源的尺寸、源活度等參數(shù)相關(guān)，參考照射率/劑量率的計(jì)算方法[15]，可定義監(jiān)控系統(tǒng)防人為替換功能的脆弱性函數(shù)vp為不同人員、工地裝設(shè)備條件下的輻射源定位誤差的函數(shù)：

(4)

式中，n為輻射探測(cè)器個(gè)數(shù)；x為探測(cè)器距離房間中心距離，m；A為探測(cè)器計(jì)數(shù)，cps或μSv/h；k為脆弱度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)，后續(xù)計(jì)算中k=3 600，(m/μSv或m/cps)；t為探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間，s。

對(duì)某輻射源實(shí)驗(yàn)大廳進(jìn)行防替換功能實(shí)驗(yàn)研究，探測(cè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和采點(diǎn)設(shè)置如圖 4所示，四個(gè)探測(cè)器分別位于門和墻壁側(cè)上方，源分別放置于1、2、…、8等位置，測(cè)量探測(cè)器對(duì)不同位置源的區(qū)分能力。首先采用Inspector 10000測(cè)量大廳γ輻射本底；再移動(dòng)Cs-137輻射源，測(cè)量獲得各點(diǎn)位的劑量率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行本底扣除后，由式(4)計(jì)算可得由4個(gè)探測(cè)器組成的輻射探測(cè)系統(tǒng)對(duì)替換的脆弱度為0.2132。需要說明的是，本次實(shí)驗(yàn)中由于未能組建完整的輻射探測(cè)系統(tǒng)，而只是采用了兩個(gè)探測(cè)器進(jìn)行了模擬，因此該數(shù)據(jù)不能用于實(shí)際輻射探測(cè)系統(tǒng)的描述，而且采用此公式描述輻射探測(cè)系統(tǒng)防替換功能時(shí)，該數(shù)據(jù)只有在對(duì)比的條件下才有意義，如探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間為0.2 s，若采用響應(yīng)時(shí)間為0.5 s的AGM型γ輻射探測(cè)器，則脆弱度數(shù)據(jù)為原來的2.5倍，即采用響應(yīng)時(shí)間更為靈敏的輻射探測(cè)器可降低脆弱度，提高監(jiān)控系統(tǒng)防替換功能。

圖4 防替換功能實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)置

3 結(jié)論

根據(jù)脆弱性在環(huán)境、政治、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的研究成果，結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性分析需求，本文提出監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性研究是系統(tǒng)可靠性和失效機(jī)理分析的綜合，脆弱性是可靠性研究的深入和延拓的理念，并初步論證了脆弱性研究范疇，提出了監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性量化計(jì)算方法。結(jié)合裁減后核武器儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際，本文重點(diǎn)基于輻射探測(cè)系統(tǒng)分析了核部件儲(chǔ)存庫(kù)房案例監(jiān)控系統(tǒng)的脆弱性，梳理和匯總了脆弱性影響因素，并對(duì)脆弱性量化評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行了分析，論證給出了脆弱性評(píng)價(jià)分析方法。最后結(jié)合實(shí)地開展的基于輻射探測(cè)系統(tǒng)的核部件的防替換功能實(shí)驗(yàn)，分析給出了該系統(tǒng)防替換功能的脆弱度計(jì)算方法和實(shí)際數(shù)據(jù)，最后提出了基于輻射探測(cè)的核部件儲(chǔ)存庫(kù)房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性分析方法，為后續(xù)核部件儲(chǔ)存房安全監(jiān)控系統(tǒng)脆弱性評(píng)估提供技術(shù)支持。